TÀI LIỆU TÓM TẮT GIỚI THIỆU VỀ TY THỂ
- Ty thể là gì
Ty thể, bào quan có màng được tìm thấy trong tế bào chất của hầu hết các tế bào nhân thực (tế bào có nhân xác định rõ ràng).
Số lượng ty thể trên mỗi tế bào rất khác nhau; Ví dụ, ở người, hồng cầu (hồng cầu) không chứa bất kỳ ty thể nào, trong khi tế bào gan và tế bào cơ có thể chứa hàng trăm hoặc thậm chí hàng nghìn.
2. Cấu trúc của ty thể
Ty thể thường có hình dạng từ tròn đến bầu dục và có kích thước từ 0,5 đến 10 μm.
Ty thể không giống như các bào quan tế bào khác ở chỗ chúng có hai màng riêng biệt và một bộ gen duy nhất và sinh sản bằng cách phân đôi; những đặc điểm này chỉ ra rằng ti thể có chung một quá khứ tiến hóa với sinh vật nhân sơ (sinh vật đơn bào).
Màng ngoài ty thể có thể thấm tự do đối với các phân tử nhỏ và chứa các kênh đặc biệt có khả năng vận chuyển các phân tử lớn.
Ngược lại, màng trong ít thấm hơn, chỉ cho phép các phân tử rất nhỏ đi qua chất nền dạng gel tạo nên khối trung tâm của bào quan.
Chất nền chứa axit deoxyribonucleic (DNA) của bộ gen ty thể và các enzym của chu trình axit tricarboxylic (TCA) (còn được gọi là chu trình axit xitric, hoặc chu trình Krebs), chuyển hóa các chất dinh dưỡng thành các sản phẩm phụ mà ty thể có thể sử dụng cho sản xuất năng lượng.
Hầu hết các protein và các phân tử khác tạo nên ty thể đều có nguồn gốc từ nhân tế bào. Tuy nhiên, 37 gen được chứa trong bộ gen ty thể của con người, 13 gen trong số đó tạo ra các thành phần khác nhau của chuỗi vận chuyển điện tử (ETC).
Ty thể chứa các nhiễm sắc thể nhỏ của riêng chúng. Nói chung, ty thể, và do đó là ADN ty thể, chỉ được thừa hưởng từ mẹ. DNA ty thể (mtDNA) rất dễ bị đột biến, phần lớn là do nó không có cơ chế sửa chữa DNA mạnh mẽ phổ biến đối với DNA hạt nhân
3. Chức năng của ty thể
Ty thể đóng một vai trò cơ bản trong sinh lý tế bào; các bào quan ty thể tham gia vào nhiều quá trình khác nhau, bao gồm:
+ Các quá trình tạo sinh học,
+ Các con đường trao đổi chất khác nhau, bao gồm: các phản ứng đồng hóa và dị hóa quan trọng, chẳng hạn như tổng hợp ATP (adenosine triphosphat), chu trình axit tricarboxylic (chu trình axit xitric hoặc chu trình Kreb) và
+ Các quá trình sinh tổng hợp,
+ Chi phối các hoạt động cơ bản của tế bào, bao gồm tăng sinh, miễn dịch và autophagy.
+ Chức năng chính của nó là tạo ra một lượng lớn năng lượng dưới dạng adenosine triphosphate (ATP). Ty thể trong các tế bào khắp cơ thể bạn chịu trách nhiệm tạo ra hơn 90% năng lượng cần thiết cho cơ thể để duy trì sự sống và hỗ trợ chức năng của các cơ quan.
Các quá trình chuyển đổi thành năng lượng chủ yếu xảy ra trên màng trong, được uốn cong thành các nếp gấp được gọi là cristae chứa các thành phần protein của hệ thống tạo năng lượng chính của tế bào, chuỗi vận chuyển điện tử (ETC). ETC sử dụng một loạt các phản ứng oxy hóa-khử để di chuyển các electron từ thành phần protein này sang thành phần protein khác, cuối cùng tạo ra năng lượng tự do được khai thác để thúc đẩy quá trình phosphoryl hóa ADP (adenosine diphosphate) thành ATP. Quá trình này, được gọi là sự kết hợp hóa trị của quá trình phosphoryl hóa oxy hóa, cung cấp năng lượng cho gần như tất cả các hoạt động của tế bào, bao gồm cả những hoạt động tạo ra chuyển động của cơ và cung cấp năng lượng cho các chức năng của não.
+ Ngoài ra, ty thể là nơi chính để sản xuất các loại oxy phản ứng (ROS; hoặc các gốc tự do) do xu hướng giải phóng các electron tự do không ổn định cao.
+ Ty thể cũng là thành phần trung tâm của quá trình apoptosis (chết tế bào theo chương trình), được sử dụng thường xuyên để loại bỏ cơ thể các tế bào không còn hữu ích hoặc hoạt động bình thường, rối loạn chức năng của ty thể ức chế quá trình chết của tế bào có thể góp phần vào sự phát triển của ung thư.
4. Bệnh ty thể
Bệnh ty thể là một nhóm các rối loạn có nguyên nhân do ty thể bị rối loạn chức năng – các ty thể không hoạt động bình thường.
Nó có thể ảnh hưởng đến các hệ thống sử dụng nhiều năng lượng trong cơ thể bao gồm:
Gan
Thận
Tuyến tụy
Thần kinh
Hệ tiêu hóa
Cơ xương
+ Tổn thương và trục trặc của ty thể có liên quan đến cơ chế bệnh sinh của một số lượng lớn bệnh lý ở người, chẳng hạn như bệnh lý ty thể, bệnh thoái hóa thần kinh, ung thư, bệnh tim mạch, rối loạn chuyển hóa và lão hóa.
+ Sự tham gia của ty thể vào trạng thái cân bằng oxy hóa khử và tín hiệu oxy hóa khử của tế bào cũng có vai trò then chốt. Sự thay đổi trạng thái oxy hóa khử và tăng sản xuất các loại oxy phản ứng (ROS) trong ty thể có những hậu quả chính đối với cả quá trình ty thể và ngoài tế bào và cuối cùng là điều chỉnh các hiện tượng tế bào cơ bản như autophagy và apoptosis.
+ Bởi vì ty thể thực hiện rất nhiều chức năng khác nhau trong các mô khác nhau, nên có hàng trăm loại bệnh về ty thể khác nhau.
Mỗi rối loạn tạo ra một loạt các bất thường có thể gây nhầm lẫn cho cả bệnh nhân và bác sĩ trong giai đoạn đầu chẩn đoán. Do sự tương tác phức tạp giữa hàng trăm gen và tế bào phải hợp tác để giữ cho bộ máy trao đổi chất của chúng ta hoạt động trơn tru, đó là dấu hiệu nhận biết các bệnh về ty thể mà các đột biến mtDNA giống hệt nhau có thể không tạo ra các bệnh giống nhau.
+ Các bệnh về ty thể thậm chí còn phức tạp hơn ở người lớn vì những thay đổi có thể phát hiện được trong DNA ty thể (mtDNA) xảy ra khi chúng ta già đi và ngược lại, quá trình lão hóa có thể là kết quả của việc suy giảm chức năng của ty thể. Có một loạt các rối loạn chuyển hóa, di truyền và mắc phải ở người lớn, trong đó chức năng ty thể bất thường đã được công nhận hoặc chứng minh.
+ Bệnh ty thể rất khó chẩn đoán, vì nó ảnh hưởng đến mỗi cá nhân khác nhau. Các triệu chứng có thể bao gồm co giật, đột quỵ, chậm phát triển nghiêm trọng, không có khả năng đi lại, nói chuyện, nhìn và tiêu hóa thức ăn kết hợp với một loạt các biến chứng khác. Nếu có liên quan đến ba hoặc nhiều hệ thống cơ quan, cần nghi ngờ bệnh ty thể.
5. Nguyên nhân gây bệnh ty thể thứ phát
Bệnh ty thể thứ phát có nguyên nhân từ các tác động chính sau:
- Chế độ ăn uống không phù hợp, có quá nhiều chất béo bão hòa
Chế độ ăn có tỷ lệ P (protein): C (carbohydrate) thấp có thể kích hoạt quá trình hô hấp độc lập của ty thể gây ra quá trình tạo ra các loại oxy phản ứng thấp (ROS), có thể dẫn đến stress oxy hóa thấp.
Trong bệnh béo phì do chế độ ăn uống, chức năng ti thể bị suy giảm và tăng quá trình phân hạch được tìm thấy ở gan và cơ xương. Các nguồn chất béo trong chế độ ăn uống đa dạng ảnh hưởng khác nhau đến động lực học ty thể và quá trình tăng sinh sinh học.
Một trong những lý do chính khiến ty thể của chúng ta xấu đi, Cohen nói, là chúng ta ăn quá nhiều thực phẩm kém chất lượng và thiếu những thực phẩm lành mạnh. Lượng calo rỗng của đường, bột và các loại thực phẩm chế biến khác buộc ty thể đốt cháy rất nhiều rác – tạo ra các gốc tự do và chứng viêm khi chúng di chuyển.
Chế độ ăn cho ty thể của chúng ta là điều tối quan trọng đối với bất kỳ liệu pháp nào khác.
- Lối sống ít vận động
Tập thể dục điều chỉnh MQC cho phép sửa chữa / loại bỏ các ty thể bị hư hỏng và tổng hợp các ty thể mới, do đó phục hồi trạng thái trao đổi chất.
Thông qua các sự kiện phân hạch và hợp nhất, các ti thể liên tục thay đổi hình dạng của chúng (từ các lỗ nhỏ thành các mạng lưới liên kết với nhau), thích nghi với trạng thái tràn đầy năng lượng và các nguồn cung cấp trao đổi chất khác nhau ( Otera và Mihara, 2011 ). Thật vậy, sự hợp nhất của các ty thể ngày càng tăng dẫn đến các ty thể dài ra và tăng tính liên kết của mạng lưới trong khi tăng sự phân hạch của các ty thể dẫn đến các ty thể không liên kết bị phân mảnh ( Dorn, 2015 ).
Hình thái học ty thể này rất quan trọng để xác định các khiếm khuyết trong động lực học của ty thể.
Thể dục với cường độ thích hợp kích hoạt các con đường nội bào khác nhau có lợi cho sự tổng hợp ty thể mới và động lực học ty thể (hình thái ty thể)
Hoạt động thể chất cũng kích hoạt các quá trình sạch hơn để điều chỉnh sự luân chuyển của các bào quan: phát sinh sinh học mitophagy và lysosome.
Tập thể dục có thể điều chỉnh hô hấp của ti thể, do đó ảnh hưởng đến sản xuất ATP và chức năng của ti thể.
- Viêm mãn tính
Là kết quả của tình trạng viêm quá mức hoặc mãn tính, là đặc điểm của nhiều bệnh viêm nhiễm, stress oxy hóa và tổn thương ty thể có thể dẫn đến rối loạn chức năng và rối loạn điều hòa bộ máy ty thể tiến triển.
Các loại oxy phản ứng có nguồn gốc từ ty thể (ROS) có thể làm trung gian truyền tín hiệu oxy hóa khử hoặc, quá mức, gây ra sự hoạt hóa các protein gây viêm và làm trầm trọng thêm sự suy giảm ty thể và stress oxy hóa. ROS có tác động có hại lên nhiều thành phần tế bào, bao gồm lipid, protein, cả hạt nhân và mtDNA và lipid màng tế bào, tạo ra kết quả ròng của sự tích tụ các mô hình phân tử liên quan đến tổn thương (DAMP) có khả năng kích hoạt các thụ thể nhận dạng mầm bệnh (PRR) trên bề mặt và trong tế bào chất của các tế bào miễn dịch.
Rối loạn chức năng của ty thể có liên quan đến các rối loạn viêm mãn tính nghiêm trọng. Các chiến lược nhằm thiết lập lại sinh lý ty thể bình thường có thể đại diện cho cả can thiệp phòng ngừa và điều trị đối với các bệnh lý khác nhau liên quan đến tình trạng viêm trầm trọng.
“ Ty thể được biết đến là bộ phận tạo ra năng lượng quan trọng trong tế bào của chúng ta, nhưng chúng tôi phát hiện ra rằng trong quá trình viêm, chúng chuyển từ vai trò đó sang tạo ra các sản phẩm độc hại từ oxy bằng cách sử dụng một loại enzym gọi là succinate dehydrogenase, chất này thúc đẩy quá trình viêm.”
Co-lead author Dr. Evanna Mills
- Stress – Căng thẳng tâm lý xã hội
Dòng năng lượng là yếu tố quyết định giữa sự sống và cái chết. Năng lượng là cần thiết để duy trì sự sống và cho phép thích ứng với căng thẳng.
Ty thể duy trì sự sống và cân bằng ổn định thông qua chuyển hóa năng lượng và truyền tín hiệu. Ở cấp độ tế bào, năng lượng phần lớn được lấy từ ty thể – bào quan đa chức năng duy nhất với bộ gen của riêng chúng. Ty thể tạo ra năng lượng là cần thiết ở cấp độ phân tử, (epi) di truyền, tế bào, cơ quan và hệ thống để duy trì các thành phần của phản ứng căng thẳng;
Các phản ứng phân tử, tế bào và hành vi đối với căng thẳng làm tăng nhu cầu năng lượng.
Mặt khác, ty thể sản xuất ra các kích thích tố – ty thể – ảnh hưởng đến sinh lý căng thẳng. Glucocorticoid và các hormone steroid khác được sản xuất và chuyển hóa bởi ty thể; Ngược lại, ty thể phản ứng với các chất trung gian căng thẳng thần kinh và chuyển hóa;
Các hoạt động chức năng của ty thể thay đổi phản ứng sinh lý và hành vi đối với căng thẳng tâm lý.
Do đó, ty thể là bào quan nội tiết cung cấp cả năng lượng và tín hiệu cho phép và chỉ đạo sự thích ứng với căng thẳng.
Căng thẳng mãn tính gây ra các hậu quả với ty thể:
+ Thứ nhất: căng thẳng mãn tính gây ra những ảnh hưởng đáng kể đến khả năng sản xuất năng lượng của ty thể và hình thái của ty thể.
+ Thứ hai, căng thẳng cấp tính và mãn tính có thể có những tác động khác nhau và có thể ngược lại đối với các chức năng của ty thể.
+ Thứ ba, các yếu tố cụ thể của chức năng ty thể có thể bị ảnh hưởng khác nhau bởi căng thẳng, chẳng hạn như phức hợp IV được mã hóa mtDNA (COX).
+ Thứ tư, các yếu tố hành vi, di truyền và chế độ ăn uống có thể ảnh hưởng đến tính dễ bị tổn thương của ty thể đối với căng thẳng.
- Stress oxy hóa
Các phản ứng oxy hóa (ROS) được tạo ra như sản phẩm phụ của quá trình hô hấp hiếu khí và nhiều quá trình dị hóa và đồng hóa khác . Ty thể là nhà sản xuất chính của ROS trong tế bào, và phần lớn ROS của ty thể được tạo ra tại chuỗi vận chuyển điện tử.(ETC)
Phụ thuộc vào loại tế bào, ROS đã được phát hiện hoạt động như các phân tử truyền tín hiệu trong quá trình tăng sinh tế bào, lão hóa tế bào hoặc chết tế bào. Các tác động khác nhau của ROS đối với nhiều quá trình tế bào cho thấy ROS không chỉ đơn thuần là các sản phẩm phụ bất lợi, mà còn được tạo ra có mục đích để làm trung gian cho nhiều loại đường truyền tín hiệu.
Stress oxy hóa là sự mất cân bằng giữa tốc độ sản xuất các phản ứng oxy hóa (ROS) và tốc độ nhặt rác bởi các chất chống oxy hóa khác nhau.
Trong điều kiện bình thường, việc sản xuất ROS bị hạn chế trong ty thể để bảo vệ cơ quan tế bào khỏi bị tổn thương do quá trình oxy hóa thông qua hệ thống bảo vệ enzym và không enzym.
Mặt khác, khi hệ thống phòng thủ chống oxy hóa bị lấn át, sẽ có sự sản xuất quá mức ROS, sau đó dẫn đến tổn thương oxy hóa đối với protein, DNA và lipid trong ty thể . Điều này làm suy giảm chức năng của enzym trong chuỗi hô hấp và cuối cùng dẫn đến rối loạn chức năng ty thể, giảm quá trình sinh học ty thểvà một loạt các tình trạng bệnh lý như lão hóa, các bệnh chuyển hóa khác nhau và rối loạn thoái hóa thần kinh.
- Bị nhiễm một số loại bệnh
Chẳng hạn COVID-19
